地球多层圈有机—无机相互作用的资源效应

地球内部不同层圈相互作用过程中的物质循环和能量传递对浅层盆地内部多种类型资源的形成及富集具有显著影响。深部地质作用过程与浅部资源效应这一核心科学问题备受关注,其中在深部流体/熔体物质传输影响下的有机—无机相互作用及资源效应是关键所在。梳理了地球多层圈有机—无机相互作用对盆内多种资源的影响机理。在深部流体/熔体活动背景下,有机—无机相互作用主要通过形成利于富有机质烃源岩发育的沉积环境、提供促进生烃的物质能量、产生改造储层性质的流体环境和影响油气组分的聚集效果的方式控制油气资源的形成和聚集;深部流体携带地球深部的气体组分(CH₄、H₂、CO₂等)和热能进入盆地促使了天然氢气和地热资源潜力的形成;深部物质为铀矿提供铀源,富铀流体在生物作用和含烃流体作用下形成砂岩型铀矿;深部流体活动对煤矿资源的形成和变质也产生了较大影响。未来针对地球多层圈有机—无机相互作用的研究应当突破盆地限制,在地球系统的背景下围绕层圈物质和能量传输、盆内与盆外一体化展开。重点对非生物烷烃气成因、工业聚集和天然富(含)氢气藏的成因、富集、潜在勘探区评价、地质...     

深源CO2对沉积盆地油气成藏的影响

深部地壳和沉积盆地中已经有大量深部来源的CO₂被发现,这些CO₂的存在已经对油气的成藏产生了重大影响。研究表明,在地质条件下,CO₂不仅能与H₂发生费托反应生成烃类物质,还可以被Fe₂SiO₄还原为CH₄;地球深部的这些CO₂是以超临界状态存在的,这种状态的CO₂可以大量吸附和溶解壳幔中分散的有机质,并促使其运移;CO₂还能与盆地流体构成酸性介质,溶解盆地中的碳酸盐矿物和铝硅酸盐矿物,显著改善储层物性。加强这方面研究,不仅对于油气的勘探开发有重大指导作用,而且对于油气资源评价也有深远影响。     

深层—超深层油气成藏研究新进展及展望

我国深层—超深层油气资源丰富,但勘探程度较低。深层—超深层具有比浅层更高的温度和压力,并且来自于深部的流体在深层的作用更强,因此,深层—超深层油气藏与浅层油气藏具有不同的成藏机理。通过广泛调研国内外相关研究,较为系统地总结了深层—超深层油气藏在成烃、成储和成藏方面的特殊性及其主控因素。提出深层—超深层环境中存在促进烃源灶继续生烃的物质和能量,能进一步促进油气形成;起源于深层—超深层储层之下的流体可以发挥建设性作用,从而在深层形成优质规模储层;流经烃源岩和储层的深部富CO₂流体对深层烃类具有促排作用,并在浅层发挥促藏作用。尽管前人归纳的这些理论对指导发现规模油气藏尚存一些争议,但应该看到,在深层—超深层独特的地质条件下,在总结油气成藏规律时,全面、充分考虑各种因素,有助于提高深层—超深层探井成功率,降低勘探成本。     

南海北部大陆架边缘盆地CO2成因和运聚规律的分析与预测

在近期所获大量新的地质地化资料基础上,重点对南海北部大陆架边缘盆地CO2成因及运聚成藏的主控因素进行了研究,并对可能的高CO₂风险区进行了初步预测。认为:莺歌海盆地壳源型及壳幔混合型CO₂的形成及富集成藏,主要受控于泥底辟热流体晚期分层、分块和多期的局部上侵活动,和巨厚的上新统―中新统海相含钙砂泥岩的物理化学综合作用,且CO₂运聚分布规律亦具多期和分层、分区的特点;琼东南盆地东部及珠江口盆地火山幔源成因型CO2则主要受控于幔源型火山活动和沟通深部气源的基底深大断裂的导气配置作用,CO₂运聚富集规律与幔源型火山活动及深大断裂的发育展布密切相关,CO₂主要来自地壳深部幔源火山活动所伴生的大量CO₂;因此,根据壳源岩石化学成因型CO₂与火山幔源成因型CO₂不同成因机理及成藏条件,可以追踪CO₂气源,可分析和预测天然气尤其是CO₂的运聚分布规律,可为天然气勘探部署及决策提供依据,可减少和降低勘探风险。另外还指出,油气藏中CO2的充注驱油特征可作为判识油气成藏动态过程的示踪标志,也可作为分析油气运聚、预测和追踪油气分布的良好指示。     

中国深层油气勘探开发进展与发展方向

向地球深部进军、拓展深层油气资源,对于筑牢中国能源安全的资源基础具有重要的现实与战略意义,也是加大中国油气勘探开发力度的现实领域。在系统总结全球深层油气勘探开发形势和中国深层油气勘探开发进展基础上,深入分析了中国深层油气发展潜力、重点研究领域与科技攻关方向。中国深层油气资源丰富、勘探开发程度低,中西部叠合盆地深层发育的多套油气成藏组合、东部断陷盆地深洼区岩性与前中—新生界古潜山油气藏、深层页岩气等资源潜力巨大,勘探开发前景广阔,是未来重点研究领域。科技攻关方面需加强深层油气形成机制、分布规律及深部流体流动机理研究,开展基于地球物理的深部目标识别与预测、复杂地层条件优快钻井和复杂储层改造等关键技术攻关。同时,大力推动管理创新,进一步加强理论与技术、企业与部门间的协同攻关,加强勘探开发一体化、地质工程一体化的管理和运行,为深层油气高效勘探与有效开发提供有力保障。     

全球深层油气勘探领域及理论技术进展

通过对全球861个深层油气田储量、产量分布及近10年来的勘探发现和开发实践进行分析,揭示了全球深层油气藏的分布领域及形成的基本地质特征,预测了深层油气勘探潜力、理论与技术发展趋势。研究表明:目前深层大油气田发现个数、总储量和产量占全球比例总体上还较低,但近10年来的勘探发现展示了深层油气良好的发展前景。深层油气田主要发育在被动陆缘、前陆冲断带、克拉通区中下组合和裂谷盆地深层等领域。深层油气勘探及地质理论研究揭示深层油气的独特石油地质特征,其油气生烃特征突破了传统的油气消亡线,扩大了"油气窗"赋存范围;深部由于超压、深水重力流砂体沉积、碳酸盐岩生物礁发育、次生白云石化、裂缝发育和岩溶等多种作用而发育优质储层,突破了传统储层的"死亡线";盐岩发育及变形控制深层油气聚集及盐相关圈闭发育。未来,深部储层预测、超压预测、深层钻井、完井改造和测井技术发展将推动深层油气的勘探开发。     

溱潼凹陷红庄构造凝析油气地化特征研究

通过凝析油与正常原油及烃源岩的饱和烃、芳烃生物标志物及稳定碳同位素组成特征的对比分析，文章推测红庄构造古近系CO₂气层中的凝析油气不是来源于古近系烃源岩中的有机质高成熟阶段生成的产物，而是来源于深部上古生界烃源岩。深部CO₂气体向上运移过程中，经过上古生界烃源岩或储层时，对烃源岩中的沥青或原先存在于储层中原油发生气洗（超临界萃取）作用，导致原油或储层沥青中低分子量烃类选择性地溶解在CO₂中，并随CO₂气体向上运移进入古近系储层。当溶解在CO₂中的烃类化合物向上部运移过程中，由于温度、压力的降低而从CO₂中析出，形成了凝析油气。     

低勘探程度盆地致密油气有利区预测技术在鸡西盆地的应用

针对低勘探程度盆地资料少、致密油气有利区预测难度大等问题,通过对国内外典型致密油气盆地油气聚集机理分析,研究成藏主控因素,形成了低勘探程度盆地致密油气有利区预测理论和流程,并提出相关标准。研究表明,油气生成、储层物性和构造稳定程度直接控制致密油气形成和分布。致密油气分布有利区标准为:存在有效烃源岩,进入生烃门限,且地质历史时期生烃强度下限为7×10⁸～10×10⁸m³/km²,与烃源岩剖面紧邻的储层地表渗透率在1.00 mD以下,区域地层倾角在4 °以下且断裂不发育。鸡西盆地城子河组地层具有有效生烃能力,源储相邻,致密砂岩储层中已有油气发现,具有致密油气远景。根据生烃、储层和构造背景综合分析,致密油气有利区分布在坳陷区附近,面积约为291.3 km²。该方法符合成藏机理且有可操作性,可为类似低勘探程度盆地致密油气勘探提供参考。     

中国东部新生代沉积盆地热状态与油气成藏潜力——以苏北—南黄海盆地为例

中国东部新生代盆地有一个值得关注的现象:裂后热沉降量大小与油气资源贫富之间存在密切的相关性。为探究这一现象潜在的成因机制，探讨沉积盆地深部热地质作用与油气富集分布的相关性，以磁异常反演的居里面深度作为沉积盆地深部热状态一级约束，建立其与干酪根裂解的油气生成反应速度之间的定量关系，并以苏北—南黄海盆地为例证，揭示了沉积盆地烃源岩有机质生烃与深部热状态之间具有显著的正相关性。该认识有助于更好地理解沉积盆地构造—热体制与生烃过程，可为油气成藏规律与资源潜力评价提供研究新视角。      

非传统石油地质学理论的内涵与外延

非传统石油地质学是指传统石油地质学和非常规石油地质学研究范畴以外的含油气盆地共伴生地质资源的形成机理、分布特征、富集规律等一系列地质学问题的总称,包括地层水、岩石、原油和天然气中相关有价值的元素（氢气、氦气等）或化合物,以及地热、储气库、碳中和等相关的科学问题和资源勘探。含油气盆地作为多种资源汇聚的聚宝盆,是非传统石油地质学研究的重要领域。石油勘探与开发引领了盆地中多种矿产资源协同开发和利用,石油地质学又引领了油气及多种矿产的成因、演化和分布规律的研究。油气勘探开发科技进步促进了石油地质学向深地、深海进发,勘查到的非油气资源越来越多,越发促进石油地质学的扩展和进步。综述了在非传统石油地质学范畴内发现的种类丰富的油气共伴生资源,主要包括油气藏内的原油中贵重元素（金、银和铂族等）、富钾卤水、氦气、氢气、硫化氢、二氧化碳和汞,油气藏外的地热、砂岩型铀矿、盐/碱矿和煤,以及为废弃油气藏再利用提供巨大潜力的储气库和二氧化碳封存等非油气藏工程。复杂的地质作用使各类矿产资源赋存在地壳不同深度,针对油气共伴生矿产资源的综合勘查与评价应基于含油气盆地的复杂地质条件,对油气与共生伴生矿产的共生关系、分布规...     

生烃伴生酸性流体对碳酸盐岩储层改造效应的模拟实验

深层-超深层碳酸盐岩是目前油气勘探聚焦的重点领域,其储层的形成和保持机制是制约深层储层预测的关键科学问题。为了明确埋藏溶蚀作用下酸性流体对碳酸盐岩储层物性的影响,有必要开展烃源岩地层孔隙生烃模拟和溶蚀模拟实验(简称生烃及溶蚀模拟实验),定性定量厘清中、深层埋藏环境下烃源岩与碳酸盐岩储层演化过程。采用自主研发设计的生烃模拟实验装置和溶蚀模拟实验装置,以塔里木盆地奥陶系鹰山组灰岩和云南禄劝低成熟烃源岩为实验对象,利用岩相学和地球化学相结合的分析手段,查明中、深埋藏环境下生烃热演化过程中伴生的复杂酸性流体改造碳酸盐岩储层的过程及其控制因素,探索烃源岩生烃过程对碳酸盐岩围岩的改造规律。实验表明:中、深层埋藏环境下烃源岩热演化过程中伴生的有机酸和CO₂等酸性流体对碳酸盐岩储层产生明显溶蚀作用,扩大原有储集空间并提高孔隙度,并且随着埋藏深度增加,溶蚀作用明显减弱;流体在运移过程中是否能够改善储层物性,由流体中的碳酸钙饱和度、流体流速、水岩比以及原始孔隙结构等因素共同决定。此研究能够为深层-超深层碳酸盐岩优质储层的预测提供一定的理论基础。     

含油气盆地深层与中浅层油气成藏条件和特征差异性比较

含油气盆地埋深超过4 500 m的地层领域称之为深层。全球范围内,已在深层和超深层(>6 000 m)发现油气藏1 477个,油气储量分别占总储量的40% 和49%,目前中国塔里木盆地深层每年发现的油气储量约占总发现储量的90% 以上。随着世界对油气资源需求量增大,深层油气勘探的速度正在加快,挑战也在不断增多,研究深层油气成藏条件、油气藏地质特征和分布特征与中浅层油气藏的差异对于揭示和阐明深层油气成藏机制和分布规律具有重要现实意义。研究表明,深层油气成藏条件在生、储、盖、运、圈、保6个方面均与中浅层有较大差异,不能基于中浅层油气地质条件研究建立的标准和方法判别和评价深层油气地质条件和油气勘探前景;深层油气藏在圈闭类型、储层特征、流体相态、温压环境等方面也与中浅层油气藏存在较大差异,不能套用中浅层油气成藏模式与勘探经验指导深层油气藏预测与勘探;深层油气藏在不同类型盆地、不同年代地层和不同埋深条件下的分布发育具有自身特点,确定勘探方向和钻探目标不能完全套用中浅层已有的认识,需要结合实际地质条件具体考虑。     

超深层油气藏石油地质特征及其成藏主控因素分析

由于区域地质背景的不同，根据前人的研究成果，确定了超深层油气藏为大于6km的埋深。对超深层油气藏的烃源岩、储集层、盖层和圈闭等的研究发现:与一般烃源岩相比，超深层油气藏的烃源岩成熟期晚、成熟度较高，生烃作用除了受温度和时间的控制外，还受压力作用的影响，超压对有机质热演化和生烃过程有着强烈的抑制作用；储集层主要以次生孔隙为主，年代偏老，储集层岩性中，碳酸盐岩所占比例达33%；盖层主要为盐岩、泥质岩；圈闭类型主要为构造圈闭、岩性圈闭、礁和复合圈闭。超深层油气藏主要受地层异常压力分布和温度等因素的控制。对我国超深层油气藏的勘探，可集中于地温梯度较小的地区、超高压体系内的次生孔隙和裂缝发育带、深层海相碳酸盐岩区、盐下地层和东部海域的深水区等。      

“大埋深、高压力”条件下塔里木盆地超深层油气勘探前景

随着塔里木盆地超深层油气勘探技术日益完善，烃源岩在高压力下的热演化已成为超深层油气资源评价及成烃理论研究的焦点。通过对国内外温压控制下烃源岩生烃模拟实验和成果的研究，结合塔里木盆地顺托果勒低隆"大埋深、高压力"的地质条件，探讨了塔里木盆地海相烃源岩高压生烃演化抑制模式。顺托果勒低隆寒武系烃源岩在燕山期以来仍具有形成高成熟液态烃的地质条件，其热演化受抑制的边界条件为:①构造长期稳定的封闭体系；②烃源岩埋深大于6 500 m，流体压力长时间持续大于60 MPa，晚期低地温场背景（地温梯度小于2.0℃/hm）；③烃源岩母质类型为Ⅰ、Ⅱ₁型。塔里木盆地超深层寒武系海相烃源岩以Ⅰ型、Ⅱ₁型干酪根为主，在高压条件下抑制程度更明显，其生油窗范围及潜力远高于传统的理论计算值，因此超深层油气勘探潜力巨大。      

高温高压条件下碳酸盐岩溶蚀过程控制因素

近年来的油气勘探实践表明深层-超深层碳酸盐岩具有良好的勘探潜力,地层深部碳酸盐岩储层溶解-沉淀过程是制约深层-超深层碳酸盐岩优质储层预测的关键科学问题,对于该过程的研究有助于深入了解油气储集空间孔隙发育机理。通过开展溶蚀-沉淀模拟实验,利用岩相学和地球化学相结合的分析手段查明常温常压到高温高压条件下（~200℃~70 MPa）温度、压力、水岩比、溶液离子等因素对碳酸盐岩溶解-沉淀过程的影响程度和作用机制。实验得到开放系统碳酸盐岩溶蚀窗温度范围为75~150℃,间歇性开放系统碳酸盐岩溶蚀窗温度范围为120~175℃。在开放系统,0.3% CO₂溶液中,方解石溶蚀率明显高于白云石。在半开放系统,0.3% CO₂溶液中,云质灰岩溶蚀率最高。在开放系统,稀硫酸流体中,当温度超过175℃时白云岩溶蚀量超过灰岩,高温条件下硫酸根离子和矿物晶体表面阳离子的络合过程促进了白云岩的溶解。     

准噶尔盆地深层油气藏形成条件分析

全球已开发千余个目的层系埋深超过4 500 m的油气田,深层油气勘探的重要性日益突出,而准噶尔盆地已开发目的层系埋深均浅于4 500 m,尚未在深层取得突破。因此,有必要开展准噶尔盆地深层油气藏形成条件的研究。在总结前人研究成果的基础上,总结了深层烃源岩、储集层和盖层的发育情况以及油气的保存条件,并进行了系统分析。研究认为,盆地中央坳陷和南缘深层广泛发育多套泥质烃源岩且已处于成熟-高成熟阶段,生排烃潜力大;由于溶蚀和超压等地质作用,盆地深层普遍发育相对优质的储集层段,出现“差中有优”的现象;湖盆扩张期形成的多套区域盖层能够起到较好的封盖效果,有利于深层油气的聚集与保存。根据生储盖在时间和空间上的匹配关系,以及探井深层油气显示情况,表明中央坳陷和南缘为深层油气有利勘探区。      

川东北飞仙关组-长兴组天然气几个地球化学问题探讨

基于川东北地区大普光、元坝和通南巴构造带百余个飞仙关组-长兴组天然气样品的分子和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储集岩分析资料,就原油裂解气与烃源岩裂解气的区分、烷烃气碳同位素的反序分布和CO₂与H₂S的成因关系等问题进行了探讨。研究结果表明,大普光、元坝区块富含固体沥青的孔洞型气藏的原油裂解气中,丙烷相对较多,以较低的ln（C₂/C₃）值（<3.0）为识别标志。而通南巴等区块裂缝型气藏的烃源岩裂解气（可溶沥青和干酪根的高温裂解气）,具有ln（C₁/C₂）和ln（C₂/C₃）同步升高的组成特征,以较高的ln（C₂/C₃）值（>3.0）与典型的古油藏原油裂解气相区别。各构造带的飞仙关组-长兴组烷烃气存在碳同位素反序分布,可能有多种原因。其中,通南巴构造带河坝场气田飞仙关组烷烃气中的该现象,是由于龙潭组过成熟干气混入志留系气源气所致。飞仙关组-长兴组发生过TSR（硫酸盐热化学还原反应）作用的天然气中,多呈高CO₂、低H₂S和低CO₂、高H₂S两种分布模式,两种非烃气的相对含量受气藏流体-岩石相互作用体系的控制。在高含H₂S的气藏中,CO₂主要来源于烃类的氧化,并经流体-岩石交换作用,其δ¹³C值相对较负;而在CO₂异常丰富的天然气中,CO₂主要由碳酸盐岩的化学分解而来,δ¹³C较重。     

柴北缘深层天然气成藏条件及有利勘探方向

柴北缘深层天然气勘探程度低,资源潜力大,天然气成藏条件及勘探方向尚不明确,制约了天然气勘探进程。基于地震、地质、地化及钻井等资料的研究,从烃源岩、储层、构造及输导体系等方面,综合分析了柴北缘深层天然气藏的成藏条件,结合已有勘探成果和地质条件,指出了深层天然气有利勘探方向。结果表明,深层侏罗系分布广,阿尔金山前西段存在侏罗系生烃凹陷,深层高-过成熟度烃源岩生气潜力大;基岩风化壳和次生孔隙发育的碎屑岩可作为深层有效储层,基岩储层物性不受深度控制,深层发育碎屑岩优质储层;广泛分布的以断裂为主的输导体系有利于超深层烃源岩生成的天然气纵向和横向运移;多期构造活动使得柴北缘深层形成多种类型的圈闭,烃源岩持续生烃有利于这些深层圈闭早期、多期成藏。在以上研究成果基础上,指出深大断裂发育的生烃凹陷周围圈闭是深层天然气聚集有利区,盆缘古隆起以及晚期构造带上大型背斜圈闭层具有良好的勘探前景,其中阿尔金山前深层是最现实的勘探领域。     

泌阳凹陷核桃园组优质烃源岩发育古环境特征及地质意义

针对泌阳凹陷优质烃源岩生烃条件及其发育环境不明确的问题,运用多种地质、地球化学分析方法,精细刻画了主力烃源岩的发育规模,明确了研究区优质烃源岩的发育环境,为下步油气勘探提供重要依据.根据生烃条件评价结果和资源贡献,分析厘定核桃园组H34-H32亚段为优质烃源岩发育段;古环境研究揭示核桃园组烃源岩沉积环境自下而上水体逐渐...     

深层、超深层温度及热演化历史对油气相态与生烃历史的控制作用

我国含油气盆地深层、超深层温度差异大,热演化历史复杂,目前关于温度及热演化历史对深层、超深层油气相态差异性及生烃历史的控制作用的研究较少且不系统。为此,在收集大量深层温度、压力资料的基础上,结合我国含油气盆地深层热演化历史复杂的实际情况,分析了温度、加热时间、压力对油气形成温度及相态的影响,划分了温度与压力关系类型;并在对深层、超深层热演化史类型划分的基础上,探讨了不同热历史类型盆地热演化史对油气生成及油气相态的控制作用。研究结果表明:①不同盆地、不同地区深层油气相态差异大,主要受深层经历的温度、加热时间、加热速率、压力、烃源岩类型等因素的影响,其中温度是油气生成及油气相态分布最重要的控制及影响因素;②在快速增温、加热时间较短的情况下,深层、超深层在高温下仍然可能存在油藏及凝析气藏;③超压对生烃及烃类的高温裂解具有抑制作用;④深层温度与地层压力有着密切的关系,可划分为中低温高压型、高温高压型、中温中低压型3种主要类型;⑤深层、超深层热演化史可划分为后期快速沉降增温低地温梯度型、后期快速沉降增温高地温梯度型、中后期快速增温晚期抬升降温型、前期大幅度沉降快速增温中后期大幅度抬升剥蚀降温型4...